超聲波探傷工作原理

超聲波探傷工作原理

利用材料及其缺陷的聲學(xué)性能差異對(duì)超聲波傳播的影響來檢驗(yàn)材料內(nèi)部缺陷的無損檢驗(yàn)方法。現(xiàn)在廣泛采用的是觀測(cè)聲脈沖在材料中反射情況的超聲脈沖反射法，此外還有觀測(cè)穿過材料后的入射聲波振幅變化的穿透法等。常用的頻率在0.5～5MHz之間。

常用的檢驗(yàn)儀器為A型顯示脈沖反射式超聲波探傷儀。根據(jù)儀器示波屏上反射信號(hào)的有無、反射信號(hào)和入射信號(hào)的時(shí)間間隔、反射信號(hào)的高度，可確定反射面的有無、其所在位置及相對(duì)大小。儀器的基本結(jié)構(gòu)和原理見圖1。

超聲波在介質(zhì)中傳播時(shí)有多種波型，檢驗(yàn)中zui常用的為縱波、橫波、表面波和板波。用縱波可探測(cè)金屬鑄錠、坯料、中厚板、大型鍛件和形狀比較簡單的制件中所存在的夾雜物、裂縫、縮管、白點(diǎn)、分層等缺陷；用橫波可探測(cè)管材中的周向和軸向裂縫、劃傷、焊縫中的氣孔、夾渣、裂縫、未焊透等缺陷；用表面波可探測(cè)形狀簡單的制件上的表面缺陷；用板波可探測(cè)薄板中的缺陷。

在A型探傷儀的基礎(chǔ)上發(fā)展而成的B型、C型探傷儀，可得到不同方向反射面的信號(hào)，也可將B型、C型顯示組合以得到材料的內(nèi)部反射面的三維顯示圖。

上述各種探傷儀均利用脈沖電信號(hào)激勵(lì)壓電換能器發(fā)射超聲波，但也可用渦流聲換能器來檢驗(yàn)導(dǎo)電材料。這種換能器的換能過程在被探傷件表面進(jìn)行，無須與材料接觸，也不需要耦合劑，就可檢驗(yàn)表面粗糙和溫度高至500℃以上的金屬材料，在冶金工業(yè)中應(yīng)用較多。

超聲波在材料中傳播，由于吸收和散射等，強(qiáng)度會(huì)衰減，因此測(cè)量在諸如真空自耗爐中熔煉的合金材料中的衰減，有可能無損地了解材料組織均勻性的情況。

脈沖反射式超聲波法同其他無損檢驗(yàn)方法相比主要優(yōu)點(diǎn)是：

1. 穿透能力強(qiáng)，探測(cè)深度可達(dá)數(shù)米
2. 靈敏度高，可發(fā)現(xiàn)與直徑約十分之幾毫米的空氣隙反射能力相當(dāng)?shù)姆瓷潴w
3. 在確定內(nèi)部反射體的位向、大小、形狀及性質(zhì)等方面較為準(zhǔn)確
4. 僅須從一面接近被檢驗(yàn)的物體
5. 可立即提供缺陷檢驗(yàn)結(jié)果
6. 操作安全,設(shè)備輕便

主要缺點(diǎn)是：

1. 要由有經(jīng)驗(yàn)的人員謹(jǐn)慎操作
2. 對(duì)粗糙、形狀不規(guī)則、小、薄或非均質(zhì)材料難以檢查
3. 對(duì)所發(fā)現(xiàn)缺陷作十分準(zhǔn)確的定性、定量表征仍有困難

參考書目

日本學(xué)術(shù)振興會(huì)製鋼第19委員會(huì)編：《超音波探傷法》 改訂新版日刊工業(yè)新聞社 東京 1974